月球日 | 技術儲備遠超50年前阿波羅時期，人類為何還沒能重返月球？

7月20日是人類月球日。距離1969年阿波羅登月已過去了半個多世紀，所有技術儲備都遠超當年，但人類仍然沒有實現重返月球。

【演講專家】

吳季

中國科學院空間科學先導專項 I 期負責人

中國空間科學學會理事長

國際宇航科學院（IAA）院士

美國電子與電氣工程師協會（IEEE）會士

盧森堡空間資源顧問委員會委員

阿聯航天局國際顧問委員會委員

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整理/李荔 新媒體編輯/陳炫之

航天科學的發展源於人類對太空的嚮往，但同時也深刻地受到了國家政治和國防工業的影響，成為了神秘的高精尖技術領域。特別是在上個世紀60-70年代的美蘇太空競賽，即給航天活動打上了深刻政治的烙印，同時也激勵了航天技術的大發展，實現了載人登月。但是現在距離第一次人類登上月球已經過去了50年，人類的科技取得了飛速的發展，為什麼我們還是沒有再邁得更遠？

半個世紀之後人類為何還沒實現再次登月？

航天技術從一開始就與政治、軍事緊密相連。美國阿波羅計劃是美蘇爭霸，太空競賽的產物。阿波羅計劃採用了舉國體制，投入了大量的資金，在短期內政治上取得了巨大勝利，但它不是一個科學的計劃。

很多人說，阿波羅計劃也起到了很大的作用，比如激勵了美國的高技術發展和技術創新，為空間科學、空間應用打下了技術基礎，激勵了1-2代青少年，投身科學技術開拓了人類的視野，促進了地球環境保護運動等。但是這些都不足以維持載人登月計劃的可持續發展，因為載人登月需要的經費很多。而阿波羅計劃成功的最大驅動力是政治和國防因素。

實際上，航天科技從誕生開始，其屬性就與國防、軍工，以及科學探索牢牢地綁在了一起，屬於由政府投資的特殊領域。航天科技是國家政治地位和話語權的主要支撐，是國家國防軍工工業的主要力量，是國家前沿科學探索能力的主要代表，是國家高科技創新能力主要窗口。由此，航天科技就具有以下幾個特點：責任重大要求零失誤，因而就難以避免出現大量冗餘設計，以及大量重複試驗。

如果和阿波羅計劃時期相比，美國目前在航天科技領域的人員趨於老齡化，政府訂貨也形成了非市場機制的價格壟斷。目前各國國家的政府航天市場已經陷入成本高的怪圈，即越強調可靠性，研製周期就越長，研製周期越長，成本就越高，成本越高就越不能失敗，從而再次回到強調可靠性，進入了一個怪圈。

至於為什麼人類50年沒有再走出地球空間，這主要是因為50年來，人類沒有一個可持續發展的目標來推動它。此外，沒有一個基於市場機制的競爭的環境，使得航天產品同時得到高質量和低成本兩個特性。

美中俄日等國均有載人登月計劃

中國人對月球有非常深厚的感情，兩三千年前，古代就有嫦娥奔月的故事，月宮、玉兔和桂花酒是那樣的美好。月球文化也體現在詩詞裡，一些文人看到月相、天象都會激發出他們的很多豐富的想像。但這些都是人類關於月球的夢想。阿波羅完成了登月後，我們人類登月的夢想就算實現了嗎？也許有人說那只是美國人登月了。那麼如果未來中國的太空人登上月球了，中國人的登月夢想就實現了嗎？

答案似乎也不是。俄羅斯航天之父齊奧爾科夫斯基說過一句名言：地球是人類的搖籃，但是人類不可能永遠生活在搖籃中！因此我們人類的夢想應該是：普通人也能夠走出地球，進入太空，而不僅僅是國家項目支持的幾個太空人去一次、兩次。那麼普通人離再次登月還有多遠？

目前，從事載人航天活動的仍然主要是政府項目。2019年5月，美國國家航空航天局NASA吉姆局長正式宣布，美國載人重返月球的任務被命名為「阿爾忒彌斯」（Artemis），並承諾在2024年將首位女性和下一位男性太空人送往月球。和半世紀前的登月計劃不同的是，這次月球不是終點，而是新起點。

美國想探索更遠的深空，還提出了「深空門戶」計劃，在距離地球25萬英裡的月球軌道上建設探月中轉站，利用月球資源幫助飛行器飛向宇宙深處。目前，俄羅斯、日本、加拿大及歐洲等都明確表示考慮加入「深空門戶」計劃，並以此為基地，實現登月。印度也在積極實施自主的載人天地往返，計劃5-7年後部署近地軌道空間站。

▲深空門戶（Gateway）藝術概念圖（圖片來自網絡）

據媒體報導，按照規劃我國將在2022年前後完成中國近地軌道空間站，計劃運行十年至2032年。並且現在正在論證2033年以後的載人登月計劃的可行性，實現中國人登月之夢。中國載人航天的發展，正按既定的目標，有計劃有步驟，逐一完成。

月球旅遊是新航天中最具前景的領域之一

航天活動在近期的發展已經證明，不僅僅是政府需要航天科技，普通的百姓也需要它，比如太空旅遊。一旦人類的太空旅遊實現了，就會使得不僅僅是幾個太空人，而是大量的普通民眾有了進入了太空的機會，也只有到那時，人類才算真正的走出了地球搖籃。

載人太空旅遊，包括月球旅遊，是新航天中最具發展前景的領域，預計近期會在臨近空間和近地軌道出現突破，形成巨大的市場規模。NASA近期對國際空間站旅遊的報價是5800萬美元/次，包括每晚3.5萬美元的住宿費，最長可達30天）。2020年5月30日，Space X公司的龍飛船第一次實施載人飛行，將兩名太空人送入國際空間站，結束了美國長達9年沒有自主載人飛行能力的歷史。

Space-X也正在設計月球軌道旅遊項目，已有第一個用戶。月球旅行第一個客戶是日本億萬富翁前澤友作，他將這項計劃命名為「dearMoon」，將於2023年後邀請6-8個藝術家同行，進行為期6天的太空旅行。

目前，我國尚無真正意義上的商業太空旅遊公司，但廉價運載火箭的研發，將為未來的商業太空旅遊奠定基礎。

▲太空生命和生態保障系統（圖片來自網絡）

月球旅遊的技術問題如何解決？

月球旅遊可能是未來能夠改變人類的最重要的領域，也會對商業航天市場帶來革命性的變革。當然，如果要去月球旅遊的話，還有一些技術問題要解決。比如月地高速通信、月面能源提取、月夜能源等。目前，玉兔一號、玉兔二號，以及嫦娥三號、四號著陸器都是在月夜關閉進入休眠期。月夜長達14天，對太空旅遊來說，必須解決月夜的能源的問題，這不光是運行成本問題，還因為只有在月夜期間，才能獲得最好的回望地球的機會，也就是觀看如同在地球上看「滿月」一樣的看到「滿地」。

在降低運輸成本方面，可以採用具有回收能力的運載火箭發射載人飛船。而天地往返載人飛船採用6人座的小型可重複使用返回艙比較經濟。如果在地球和月球軌道上都建設相似的中轉空間站，而在它們之間採用不需要在地球和月球著陸的擺渡飛船，就可以做到長期反覆使用。在月球表面著陸的載人飛船，因為沒有大氣，除了需要補充燃料以外，其他部分也可以做到復用。而擺渡飛船和月面著陸飛船的燃料，可以在月面上生產。

▲上圖技術構想來自於科普、科幻小說《月球旅店》（圖片來自網絡）

在度過漫長月夜問題上，可利用小型核電站、軌道太陽能電站、就地化學能發電等技術解決。此外，要解決38萬公裡的高速通信的問題，最好的辦法是運用雷射+微波通信的方式。目前地月之間採用的微波通信的速率只有2-20Mbps，不能滿足要求。因此，可以考慮在月球和地球同步軌道通信衛星之間採用高速率的雷射通信。在同步軌道通信衛星到地面之間仍然採用高速的微波通信。

▲要解決38萬公裡的高速通信的問題，最好的辦法是運用雷射+微波通信的方式（中科深鏈空間科技有限公司供圖）。

此外，最重要的是要在月球上居住，人類需要有一個封閉式的生命和生態保障系統。月面環境嚴酷，月日陽光下溫度可達150°，月夜溫度可達-130°；月面沒有大氣，需要有生命支持系統，人才能夠生存與活動。

如今，人類重返月球的所有技術儲備都接近或已經就緒，且遠超60年代阿波羅計劃時的能力。中國自2015年政府對民資、民企開放航天市場後，商業性質的航天企業已經超過200家。今後，隨著發射成本和其他載人航天成本的逐漸降低，預計在未來10年會達到一般中產階級可以支付的水平。因此我們距離再次重返月球的日子已經不太遠了，特別是在未來10-15年，普通人前往月球旅遊的夢想，將會成為現實！

（本文內容來自7月17日由浙江省科協主辦的「科學+」講堂）

出品：科普中央廚房

監製：北京科技報 | 科學加客戶端

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